基于U-D分解卡尔曼滤波地下水污染源溯源辨识

采用基于U-D分解的卡尔曼滤波与非线性规划优化模型相结合,溯源辨识出地下水污染源的个数、位置与释放强度.基于一个假想例子,建立地下水污染质数值模拟模型,运用灵敏度分析筛选出对模型影响较大的参数作为模型中的随机变量.然后,应用基于U-D分解的卡尔曼滤波辨识出污染源的个数与位置.在此基础上建立辨识污染源释放强度的优化模型,应用克里格插值法建立地下水污染质运移数值模拟模型的替代模型,代替模拟模型,作为约束条件嵌入优化模型中,运用遗传算法求解优化模型辨识出地下水污染源源强.结果表明：采用基于U-D分解的卡尔曼滤波方法能够保证滤波的稳定性,有效识别出污染源的个数和位置;非线性规划优化模型,可以辨识出污染源释放强度.在优化模型的求解过程中,应用克里格方法建立模拟模型的替代模型嵌入优化模型,能在保证一定精度的情况下,大幅度减少计算负荷和计算时间.     

氯/氯胺和紫外顺序消毒对管网抗性基因的去除

为探究供水系统中氯/氯胺与低压紫外顺序消毒对抗生素抗性基因(ARGs)分布特征的影响,采用生物膜反应器模拟供水管网,对管网出水和生物膜进行60mJ/cm²低压紫外线(254nm)消毒,并利用高通量定量PCR技术检测模拟管网进、出水及生物膜内的典型ARGs和遗传原件(MGEs).结果表明,管网反应器运行150d,氯和氯胺管网出水ARGs总相对丰度分别为0.13和0.137,生物膜ARGs分别为2.45和0.277,表明供水管网中低剂量的氯或氯胺可有效降低水相和生物膜相中ARGs的相对丰度达90%,且氯胺消毒对生物膜中的ARGs控制作用更显著.氯和氯胺消毒后管网出水再经低压紫外线照射后,ARGs相对丰度分别为0.0682和0.0537,管网生物膜中ARGs的相对丰度分别为2.01和0.194.ARGs与MGEs间的相关性发生显著变化,转座子与strB和mepA的相关性增强,与ermX和tetM相关性减弱,而整合子与acrF、cmlA1-01、oprJ及tolC-01的相关性增强.研究表明,将紫外线消毒工艺设置在用水终端可以显著降低氯和氯胺管网水中ARGs丰度,但对管网生物膜中的ARGs影响较小.     

吐鲁番南盆地平原区地下水污染风险评价

地下水污染风险评价是地下水污染防治的有效工具,评价体系主要包括地下水污染源荷载评价、地下水脆弱性评价和地下水功能价值评价这3个部分.以吐鲁番南盆地平原区为例,利用调查数据和土地利用数据划分点源污染和面源污染,进行地下水污染源荷载评价;选取经典的DRASTIC模型进行地下水脆弱性评价;从水质和水量的角度进行地下水功能价值评价.利用GIS平台将3个评价结果加权叠加,生成地下水污染风险区划图.结果表明,研究区地下水污染风险整体较低.高风险和较高风险区域面积占研究区总面积的15.5%,主要分布在研究区的L1、 L2和L3处.L1主要受到高污染源荷载和高地下水脆弱性的影响;L2主要是由高地下水功能价值和以生活为主的面源污染共同作用的结果;以农业生产为主的面源污染和较高的地下水功能价值是L3区域地下水污染风险偏高的主要原因.地下水污染风险评价结果对决策者划定地下水污染防治区具有重要参考.     

Fe0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同降解酸性红B

以海藻酸钠为固定基质制备了Fe~0/海藻酸钙微球,探讨基于Fe~0/海藻酸钙微球对染料还原-Fenton氧化协同降解转化的特性及机制.通过FT-IR、SEM、BET、XPS等方法对材料进行了表征,考察了不同还原氧化体系、Fe~0/海藻酸钙微球投加量、溶液p H等因素对酸性红B(ARB)降解效果的影响,以及Fe~0/海藻酸钙微球还原-氧化过程中Fe~0的稳定性和海藻酸钙微球重复催化性能.结果表明,Fe~0/海藻酸钙微球的多级孔道结构对染料有一定的吸附作用.在Fe~0/海藻酸钙微球还原染料阶段中,Fe~0投加量为0. 24 g·L-1,溶液初始p H为2. 96时,180 min后ARB的色度去除率可达到96. 8%.在后续的Fenton氧化阶段,加入10. 75 mmol·L-1H2O2后,ARB色度去除率达到99%,矿化程度提高至64. 7%.与Fe~0/海藻酸钙微球还原体系和Fe3+/海藻酸钙微球Fenton氧化体系相比,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同体系能够实现ARB的有效脱色和矿化.由于海藻酸钙中羧基对Fe2+/Fe3+的配位作用,Fe离子从微球中转移到溶液中的量为微球中总铁量的3. 9%左右.由于Fe离子能够较好地固定在海藻酸钙微球中,在p H较高条件下,减少了Fe氢氧化物的生成,Fenton反应能够在较宽p H范围内进行,含有Fe2+/Fe3+的海藻酸钙微球表现出较好的重复催化氧化性能.因此,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同技术为染料废水的处理提供了一种较好的解决方案.     

西宁盆地总有机碳同位素记录的～39 Ma亚洲内陆急剧干旱事件

始新世亚洲内陆干旱环境演化(简称干旱化)的研究比较匮乏,驱动机制存在争议。位于青藏高原东北缘的西宁盆地含有连续的始新世地层沉积序列,是研究上述科学问题的理想材料。通过西宁盆地中央西宁东和水湾平行剖面(古地磁年代均为～ 43 Ma — ～ 35 Ma)详细的总有机碳同位素记录,对始新世的干旱生态环境变化进行了研究,结果显示:上述两个平行剖面总有机碳同位素平均值均在～39 Ma发生了急剧的～2.5‰变正(分别从-27.5‰和-28.4‰变正为-25.0‰和-26.0‰),结合盆地内耐旱植物麻黄属和白刺属孢粉的百分含量急剧升高,共同指示该时期的西宁盆地发生了急剧干旱化。副特提斯海退却导致的水汽输送的减少可能是驱动西宁盆地始新世干旱生态环境变化的主要原因,全球长期变冷可能起到了背景叠加作用。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌脱除废手机PCB表面元器件的方法研究

通过微生物法实现废手机PCB基板与其表面元器件分离,并探究最佳的工艺条件.采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,以下简称A.f菌）脱除废手机PCB表面元器件,研究结果表明,经接种处理,浸出3d后,PCB表面元器件有少量脱除;浸出5d后,PCB表面元器件大部分可被脱除,仍有个体较大的元器件未被脱除;浸出7d后,PCB表面元器件被完全脱除;未接种对照组中PCB表面元器件未发生脱除.通过ICP-OES测得A.f菌作用7d的浸出液中含有大量的金属离子,而这些金属离子是构成元器件与PCB衔接处焊脚的主要组成成分,其中Ni、Zn、Al通过A.f菌作用后以离子形态进入浸出液中,焊脚中的单质Sn通过A.f菌作用后转化为离子态进入浸出液中,在浸出液中又迅速形成含锡沉淀物,在浸出第1d浸出液中Sn离子含量急速下降.通过设置不同浸出条件的单因素实验,结果表明：当培养基初始pH值为1.0,固液比为3：50,接种量为15%,温度为30℃,转速为125r/min时,A.f菌脱除手机PCB表面元器件效果最佳.浸出7d后,PCB表面元器件可被完全脱除.     

武清地区冬季一次重污染过程垂直分布特征

为研究京津冀地区重污染过程大气污染物的垂直分布特征,于2016年12月13日重污染前（11:49-12:18）和12月18日重污染期间（11:00-11:16）在北京市、天津市、河北省交界处的武清地区利用系留气球开展1 000 m以下的大气观测,探究污染物的垂直分布特征及对流边界层、覆盖逆温层和混合层等要素对重污染形成的影响.结果表明:①在重污染前,大气层结不稳定,ρ（PM_2.5）、ρ（NO_x）与ρ（O₃）随高度变化不明显,存在明显的垂直对流运动,有利于大气污染物的扩散;PM_2.5/PM₁₀[ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）]在800 m以下为0.60~0.80,在800~1 000 m以上大于0.90.②重污染期间,近地面大气层分为对流边界层（距地面0~150 m）、覆盖逆温层（150~370 m）、混合层（370~500 m）和自由大气（500 m以上）4个层次.③NO_x主要在对流边界层内聚积;高空O₃在向近地面扩散时受强混合层阻挡,在混合层出现一个小峰值;PM_2.5不仅在近地面聚积,而且在覆盖逆温层内聚积,ρ（PM_2.5）在覆盖逆温层内呈双峰（峰值分别出现在150和370 m）分布,其粒径集中在0.5~1.0 μm,属于积聚态气溶胶.研究显示,在不利扩散条件下,汽车排放、村镇居民供暖排放的污染物聚积及二次颗粒物的生成是重污染形成的重要因素.      

碱溶液中DMPO-OH加合物EPR信号形成研究

为考察碱溶液中DMPO-OH加合物的形成情况及其影响因素,以NaOH溶液为对象,利用EPR（electron paramagnetic resonance,电子顺磁共振）技术,通过DMPO（5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物）自旋捕获,对不同条件下NaOH溶液中DMPO-OH加合物的形成及变化规律进行研究,探讨DMPO-OH加合物的生成过程及降解过程反应机制.结果表明:①将DMPO添加到碱溶液中后,在EPR内检测到典型的DMPO-OH四重特征峰（1:2:2:1）,说明碱溶液中形成了DMPO-OH加合物.②紫外光激发下,碱溶液体系能产生更强的DMPO-OH加合物特征信号,暗反应体系次之,可见光条件下最弱.③体系中DMPO-OH加合物的生成与碱溶液浓度密切相关,当c（NaOH）由0.001 mol/L增至2 mol/L时,DMPO-OH加合物的EPR信号峰呈先增后减最终几乎消失的变化趋势.④紫外光照时间对体系中DMPO-OH加合物的存在影响显著,随着光照时间的延长,DMPO-OH加合物的浓度并没有逐渐增高,而是更加倾向于逐渐降低的趋势,这可能是由于形成的DMPO-OH加合物在短时间内被淬灭或分解.⑤碱溶液中DMPO-OH加合物的生成过程为瞬态过程,降解过程占主导,并且紫外光在其生成及降解过程中发挥了重要作用.研究显示,当c（DMPO）为350 mmol/L、c（NaOH）为0.1 mol/L、紫外光照时间为15 min时,碱溶液中DMPO-OH加合物的EPR信号最佳.      

CeO2-ZrO2固溶体在催化湿式空气氧化苯酚废水中的作用

采用共沉淀法制备了CuO/ZnO/Ce O_2、CuO/ZnO/ZrO_2和CuO/ZnO/Ce O_2-Zr O_2催化湿式空气氧化苯酚废水催化剂,并采用N_2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(TPR)、N_2O滴定和电感耦合等离子体原子发射光谱等手段对催化剂进行了表征.结果表明,CuO/ZnO/Ce O_2-Zr O_2催化剂表现出最佳的催化性能.在200℃、2 MPa空气、苯酚初始浓度500 mg·L~(-1)的条件下,COD去除率为96.5%.XRD表明Ce O_2-Zr O_2复合氧化物载体以Ce_xZr_(1-x)O_2固溶体形式存在,增加了催化材料的储放氧能力.XPS表明Ce~(3+)和Ce~(4+)在催化剂表面共同存在,协调了氧化还原过程.TPR表明催化剂的还原性对催化剂的氧化活性起到至关重要的影响.由于CuO/ZnO/Ce O_2-Zr O_2催化剂活性组分和载体间的强相互作用,处理后的水样未发现金属离子,进而有效的提高了催化剂的稳定性和避免了对水样的二次污染.     

Mn@海藻酸微球吸附去除盐酸四环素及其类Fenton再生

以海藻酸钠为基体,制备出了Mn@海藻酸复合吸附剂.采用FE-SEM、EDS和FT-IR对产品的结构进行了表征,研究了Mn@海藻酸复合吸附剂吸附去除盐酸四环素水溶液的过程,主要考察了溶液初始浓度、p H和吸附时间对盐酸四环素吸附过程的影响,同时进行了动力学、等温模型和热力学分析,并对吸附剂的再生进行了评价.结果表明,盐酸四环素溶液初始浓度越大,平衡吸附量越大;强酸不利于Mn@海藻酸微球吸附反应的进行;随着时间的延长,吸附量呈逐渐增加的趋势.动力学模拟结果表明,吸附过程符合准二级动力学模型,等温吸附曲线符合Langmuir等温模型;热力学参数ΔG0,ΔH0,ΔS0,表明该吸附过程为自发吸热过程.通过构造Fenton-like反应体系,表面富集有盐酸四环素的Mn@海藻酸微球吸附剂可有效实现原位再生,重复使用.研究结果对含盐酸四环素废水的处理提供重要的理论依据.